Контрольная работа по "Экология"

1.Биосфера как специфическая  оболочка Земли.

Термин биосфера был определен астрономом Э.Зюсс в 1875г. Состоит из двух греческих слов биос и сфера. В понятии Зюсса - это есть пространство Земли где и распространены живые существа и до 1926 года термин биосфера используется только в геологии, но в 1926 году был опубликован классический труд академика Вернадского под названием биосфера. В этой работе Вернадский выделил 2 существенные стороны биосферы:

1. пространство земли  в понимании Зюсса, в котором  существует живые организмы.

2. область активного взаимодействия  живого и косвенных компонентов  планеты таким образом согласно Вернадскому биосфера - это одна из геологических оболочек планеты в которой геохимические и энергетические процессы определяются суммарной активностью живого вещества. При этом Вернадский выделил 4 формы существование матерей в биосфере:

1. Живое вещество - это  совокупность всех живых организмов  планеты.

2. Костное - это совокупное  геологическое образование сформировано  без участия живых организмов (горные породы, первичная вода  на планете).

3. Биокостное - это комплекс в формирование которого участвуют живые и костные вещества (почва, океаническая вода и др.)

4. Биогенное - это геологические  породы возникшие за счет деятельности живых организмов (нефть, газ, известняк, сера)

Фундаментальным различием живого вещества от костного является наличие эволюционного процесса. На сегодняшний день количество видов живых организмов на суши превосходят в пять раз, чем в воде. Связано это с тем что условие среды на суши разнообразнее чем в воде.

2. Состав и границы биосферы.

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена:

Почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства.

Атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни.

Водной средой - океаны, реки, озера и т.п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которых не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы.

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:

· стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;

· обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

Эти закономерности проявляются, прежде всего, в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавала экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе планеты.

Под живым веществом В.И. Вернадский понимает все количество живых организмов планеты как единое целое.

Его химический состав подтверждает единство природы - он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное.

Границы биосферы.

Верхняя граница в атмосфере: 15ч20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов.

Нижняя граница в литосфере: 3,5ч7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

Нижняя граница в гидросфере: 10ч11 км. Она определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

3.Распределение биогеоценозов на Земле.

Биогеоценоз — структурная и функциональная элементарная единица биосферы. Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва). Например, озеро, сосновый лес, горная долина. Учение о биогеоценозе разработано Владимиром Сукачёвым в 1940 году. Изучением закономерностей распределения биогеоценозов по поверхности Земли занимается биогеография.

Расположение биоценозов на Земле носит ярко выраженную зональную структуру, связанную с изменением тепловых условий на различных широтах. Природные зоны вытянуты в широтном направлении и сменяют друг друга при движении по меридиану. Собственная, высотная, зональность формируется в горных системах; в мировом же океане хорошо просматривается смена экологических сообществ с глубиной. Природные зоны тесно связаны с понятием ареала – области распространения данного вида организмов.

Земная суша разделена на 13 основных широтных поясов: арктический и антарктический, субарктический и субантарктический, северный и южный умеренные, северный и южный субтропические, северный и южный тропические, северный и южный субэкваториальные и экваториальный.

Рассмотрим основные биогеографические зоны суши. Территорию вокруг полюсов охватывают холодные арктические (в Южном полушарии – антарктические) пустыни. Они отличаются крайне суровым климатом, обширными ледниковыми покровами и каменистыми пустынями, неразвитыми почвами, скудостью и однообразием живых организмов.

Южнее арктических пустынь расположена тундра; в Южном полушарии тундра представлена лишь на некоторых субантарктических островах. Холодный климат и почвы, подстилаемые вечной мерзлотой, определяют здесь преобладание мхов, лишайников, травянистых растений и кустарничков. Вблизи морей и океанов тундра и лесотундра сменяются зоной океанических лугов.

Южнее лесотундры начинаются леса умеренной зоны; сначала хвойные, затем – смешанные, и наконец, широколиственные. Умеренные леса занимают громадные территории в Евразии и Северной Америке. Климат здесь значительно теплее, и видовое разнообразие больше в несколько раз, чем в тундре. На подзолистых почвах доминируют крупные деревья – сосна, ель, кедр, лиственница, южнее – дуб, бук, берёза. Среди животных распространены хищные (волк, лиса, медведь, рысь), копытные (олени, кабаны), певчие птицы, отдельные группы насекомых.

Зону умеренных лесов сменяют лесостепь и затем степь. Климат становится теплее и засушливее, среди почв наибольшее распространение получают чернозёмы и каштановые почвы. Преобладают злаки, среди животных – грызуны, хищные (волк, лисица, ласка), хищные птицы, пресмыкающиеся, жуки. Большой процент степей занят сельскохозяйственными угодьями. Степи распространены на Среднем западе США, на Украине, в Казахстане.

Следующей за степью зоной является зона умеренных полупустынь и пустынь. Пустынный климат характеризуется малым количеством осадков, большими суточными колебаниями температуры. Водоёмы в пустынях, как правило, отсутствуют; лишь изредка пустыни пересекают крупные реки. Фауна отличается достаточным разнообразием, большинство видов приспособлены к обитанию в засушливых условиях.

При приближении к экватору умеренный пояс сменяют субтропики. В прибрежной полосе  распространены вечнозелёные субтропические леса; вдали от моря находится лесостепь, степь и пустыни. Животный мир субтропиков характеризуется смешением умеренных и тропических видов.

Тропические влажные леса в значительной степени распаханы и используются под плантации. Крупные животные практически истреблены. Западный Индостан, Восточная Австралия, бассейн Параны в Южной Америке и Южная Африка – зоны распространения более засушливых тропических саванн и редколесий. Самая же обширная зона тропического пояса – пустыни. Огромные пространства галечных, песчаных, каменистых и солончаковых поверхностей здесь лишены растительности. Животный мир малочисленен.

Субэкваториальные влажные леса сосредоточены в долине Ганга, южной части Центральной Африки, на северном побережье Гвинейского залива, северной части Южной Америки, в Северной Австралии и на островах Океании. В более засушливых районах их сменяют саванны. Характерные представители животного мира субэкваториального пояса – жвачные парнокопытные, хищники, грызуны, термиты.

Ближе всего к экватору расположен экваториальный пояс. Обилие осадков и высокая температура обусловили здесь наличие вечнозелёных влажных лесов. Экваториальный пояс – рекордсмен по разнообразию видов животных и растений.

Похожие закономерности наблюдаются и в смене биогеографических зон в горах – высотной поясности. Она обусловлена изменением температуры, давления и влажности воздуха с увеличением высоты местности. Полного тождества между высотными, с одной стороны, и широтными, с другой стороны, поясами, однако, нет. Так, присущей типичной тундре смены полярных дня и ночи лишены её высокогорные аналоги в более низких широтах, а также альпийские луга.

Наиболее сложные спектры высотных поясов свойственны высокогорьям, находящимся близ экватора. К полюсам уровни высотных поясов снижаются, а их разнообразие уменьшается. Изменяется спектр высотных поясов и при удалении от берега моря.

Одни и те же природные зоны встречаются на разных материках, однако леса и горы, степи и пустыни имеют свои особенности на различных континентах. Различаются и растения и животные, приспособившиеся к существованию в этих природных зонах.

Живые организмы населяют не только сушу, но и Мировой океан. В океане обитает порядка десяти тысяч видов растений и сотни тысяч видов животных (в том числе более 15 тысяч видов позвоночных). Растения и животные заселяют в мировом океане две сильно отличающиеся друг от друга области – пелагиаль (поверхностные слои воды) и бенталь (морское дно). Широтные зоны хорошо выражены только в приповерхностных водах океана; с увеличением глубины влияние солнца и климата уменьшается, а температура воды приближается к характерным для толщи океана +4 °С.

И как было сказано, распределение биогеоценозов имеет именно зональную структуру со своими особенностями в каждой природной зоне

Вернадский — автор работ по философии естествознания и науковедению, создатель учения о биосфере и ее эволюции, о воздействии человека на окружающую среду и о преобразовании биосферы в ноосферу — сферу разума. 
Биосфера, по Вернадскому, — это целостная биогеохимическая оболочка нашей планеты, развивающаяся по своим внутренним законам. Главным фактором, основной геологической силой, формирующей биосферу и ее системы, выступает живое вещество, осуществляющее многообразные геохимические и планетарно-космические функции. Сущность нового подхода к построению научной картины мира Вернадский сформулировал в двух фундаментальных обобщениях. В первом из них (1917) говорится о сосуществовании в науке «двух синтезов Космоса» — физического и «натуралистического» (биосферного, по современной технологии) типов мировоззрения или научных картин мира. В физической картине мира живое практически не принимается во внимание или рассматривается как более сложное проявление физико-химических закономерностей. В биосферной же картине мира живое вещество понимается как основополагающая планетарно-космическая сила, способствующая организованности природных процессов. Второе обобщение, сформулированное Вернадским в ходе разработки учения о ноосфере, указывает на существование трех раздельных пластов реальности: 1) космических просторов, 2) атомных явлений и 3) жизни человека, природных явлений ноосферы и нашей планеты, взятой как целое. Эти 3 пласта резко отличны по свойствам пространства-времени. Они проникают друг в друга, но вместе с тем отграничиваются друг от друга в содержании и методике изучаемых в них явлений. Вернадский показал, что развиваемые им понятия биосферы и ноосферы являются главным связующим звеном в построении многоплановой, многопластовой картины мира.

Продуценты, редуценты, консументы

Продуце́нты (также автотрофные организмы, автотрофы)— организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. В основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. Являются первым звеном пищевой цепи. 
Редуценты (также деструкуторы, сапротрофы, сапрофиты) — организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы, грифы) и превращающие их в неорганические соединения (бактерии, грибы). 
Консументы (гетеротрофные организмы, гетеротрофы) — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1-го порядка — растительноядные, 2-го и больших порядков — плотоядные и хищники; всеядные животные). Являются вторым, третьим и далее звеньями пищевой цепи.

4.Поток энергии и продуктивность

Поток энергии в биосфере. Живая оболочка планеты непрерывно поглощает не только энергию Солнца, но и идущую из недр Земли; энергия трансформируется и передается от одних организмов к другим и излучается в окружающую среду. Следует четко представлять себе, что является источниками энергии в биосфере, куда текут энергетические потоки и какова их роль в создании биомассы.

Уже отмечалось, что единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнцаj (см. гл. 2). Ежегодно на земную поверхность падает около 21 1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы, с содержащейся в них растительностью, приходится только около 40%. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2%, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 20 1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30—40% энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши в год преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2 1018 кДж солнечной энергии.

Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза. Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связей. В процессе фотосинтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (С02 и Н2О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энергии запасена в форме химических связей.